【文章內容簡介】 僅從輸出功率 Po≥500mW 一項指標來看，可以采用寬帶功放或乙類、 丙類功放。由于還要求總效率大于 50%，故采用一級寬帶放大器加一級丙類功放實現(xiàn)，其電路形式如圖 21 所示。 13 圖 21 末級 丙類 功放電路 基本關系式 如圖 21 所示，丙類功率放大器的基極偏置電壓 VBE 是利用發(fā)射機電流的分量 Ie0在射極電阻 R14 上產(chǎn)生的壓降來提供的，故稱為自給偏壓電路。當放大器的輸入信號 Vi 為正弦波時，集電極的輸出電流iC 為余弦脈沖波。利用諧振回路 LC 的選頻作用可輸出基波諧振電壓uc、電流 iC1。 (1)集電極基波電壓的振幅 Ucm= Icm1RP 式中， Icm1為集電極基波電流的振幅； RP 為集電極負載阻抗。 (2)輸出功率 Po Po= = Ucm2/(2 RP) (3)直流功率 Pv Pv= 前級功率放大輸入 14 (4)集電極耗散功率 PT PT= Pv Po (5)集電極的效率 η η= Po/ Pv (6)集電極電流分解系數(shù) α(θ) αn(θ)= Icmn/icmmax (7)導通角 θ bm BBonU VU ???c os （ θ一般取 oo 8060? ） 確定丙類放大器的工作狀態(tài) 為了獲得較高的效率 η 和最大的 輸出功率 Po，選丙類放大器的工作狀態(tài)為臨界狀態(tài)， θ=700，功放管為 3DA1。 3DA1 的參數(shù)如表 41所示。 表 21 3DA1 參數(shù)表 PCM ICM VCES hfe fT AP 1W 750mA ≥ ≥ 10 ≥ 70MHz 13dB (1) 最佳匹配負載 ?? ?????? *2 )(2 )( 22PoVVR C E Sccp (2)由 Po= = Ucm2/(2 RP)可得：設集電極輸出電壓Ucm=9V (3)集電極基波電流振幅： Icm1=Po/(*Ucm)= (4)集電極電流最大值 Icm= Icm1/α1(700)=(5)集電極電流直流分量 Ic0= Icm*α0(700)=*= (6)電源供給的直流功率 Pv= Vcc* Ic0= (7)集電極的耗散功率 PT=PvPo==(小于 PCM 15 =1W),顧管子達到最大功率是不會燒壞 (8)總效率 η=Po/Pv=500/=66% (9) 若 設 本 級 功 率 增 益 Ap=13dB(20 倍 ) ， 則 輸 入 功 率Pi=Po/Ap=25mW 輸入功率 Pi=25mW (10)基 極余弦脈沖電流的最大值 Ibm(設晶體管 3DA1 的 β=20) Ibm= Icm/β= (11)基極基波電流的振幅 Ibm1= Ibmα1(700)=*= (12)基極電流直流分量 Ib0= Ibmα0(700)=*= (13)基極輸入電壓的振幅 Ubm=2Pi/ Ibm1= (14)丙類功放的輸入阻抗 ?????? *)70c o s1( 25)()c o s1( 0139。 ???bbi rZ 計算諧振回路及耦合回路的參數(shù) (1) 最佳匹配負載 RL=51 輸出變壓器線圈匝數(shù)比 N5/N3(解決最佳匹配負載問題 ) ???? pLLo RRU c mRPNN 取 N5=2， N3=3。 (2) 令諧振回路電容 C11=100pF 則諧振回路電感 L uHCfL 1010*1 0 0*)10*5**2( 1)2( 1 12261120 ??? ?? (4)輸出變壓器初級線圈總匝數(shù)比 N=N3+N4 高頻變壓器及高頻電感的磁芯應采用鎳鋅 (NXO)鐵氧體，而不能采用硅鋼鐵芯，因其在高頻工作時鐵損耗過大。 NXO100 環(huán)形鐵氧體作高頻變壓器磁芯時，工作頻率可達十幾兆赫茲。 若采用外徑 *內徑 *高度 =Φ10mm*Φ6mm*Φ5mm 的 NXO100 環(huán)來繞制輸出耦合變壓器，由公式 HNlAL cmcmmH ??? 322/2 10*}{ }{}{4 ?? 式中， ? =100H/m 為磁導率； N 為變壓器初級線圈匝數(shù)； A=25mm2為磁芯截面積； l=25mm 為平均磁路長度。計算得 N=8，則 N4=5 或 eR LWNN L ??? 05 則 92251 ?????????? NeR LWN L ， e? 取值 2~10，上述公式取 2。 16 需要指出的是，變壓器的匝數(shù) N N N5 的計算值只能作為參考值，由于分布參數(shù)的影響，與設計值可能相差較大。為調整方便，通常采用磁芯位置可調節(jié)的高頻變壓器。 基極偏置電路 (1)發(fā)射極電阻 R14 由公式 bmBBonU VU ???c os 可得， 取標稱值 (2)高頻旁路電容 C12=。 (3)高頻扼流圈 ZL2=47uH。 (4)可變電容 CT=(5~20)pF。 元件清單 CT=(5~20)pF ZL2=47uH C12= C11=100pF uHL 10? N3=5， N4=3, N5=2 、 3DA1 管子 小信號功率放大器 (功率激勵級 )設 計 因為本次實驗對該級有一定的增益要求，而中心頻率是固定的，因此用 LC 并聯(lián)回路作負載的小信號放大器電路。緩沖放大級采用諧振放大， L2和 C10諧振在振蕩載波頻率上。若通頻帶太窄或出現(xiàn)自激則可在 L2兩端并聯(lián)上適當電阻以降低回路 Q 值。 V U U V o bm on BB 5 . 2 70 cos . 7 . 0 cos ? ? ? ? ? ? ? ? ? V I I V c e BB 5 . 2 R R 14 0 14 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 84 . 39 R 14 ? ? 40 R 15 ? ? 40 R 14 17 22 小信號 功率 放大 可選用普通的小功率高頻晶體管，如 9018 等 計算電路參數(shù) (1) 對于諧振回路 C10,L2,由 M H zLCfo sc 52 1 ?? ? 本次課題 C10取 100pF 則 (2)有效輸出功率 PH 與輸出電阻 RH 放大器的輸出功率 PH 應等于下級丙類功放的輸入功率Pi=25mW，其輸出負載 RH 等于丙類功放的輸入的輸入阻抗 |Zi|=86Ω。即 PH=25mW RH=86Ω (3)設集電極電壓振幅 Ucm 與等效負載電阻 HR39。 若取功放的靜態(tài)電流 ICQ=ICm=8mA，則 Ucm= 2Po /ICQ=2Po /ICm= (4)高頻變壓器匝數(shù)比 N1/N2 uH C f L 10 10 * 100 * ) 10 * 5 * 14 . 3 * 2 ( 1 ) 2 ( 1 12 2 6 10 2 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 780 2 . 781 2Po Ucm R39。 2 H 經(jīng)緩沖隔離后已調波輸入 小信號功率 放大輸出 18 339。21 ?? HHRRNN ? 取變壓器 次極線圈匝數(shù) N2=2，則初級線圈匝數(shù) N1=6。 (5)發(fā)射極直流負反饋電阻 R13 取標稱值 650Ω (6)功放輸入功率 Pi 本級功放采用 3DG130 晶體管，若取功率增益 AP=13dB(20 倍 )，則輸入功率 (7)功放輸入阻抗 Ri (取 ??2539。bbr ) 若取交流負反饋電阻為 20Ω ，則 (8)本級輸入電壓振幅 Uim 計算電路靜態(tài)工作點 (1) BQV 、 BQI (2)R1 R12 (I1=5~10 倍 IBQ ) 若取基極偏置電路的電流 I1=10 BQI =10*=4mA，則 取標稱值 R12= 。 為了調節(jié)電路的靜態(tài)工作點， R11 可由標稱值為 1 kΩ的電阻與 2kΩ的電位器成 。 mW A Po P P i 25 . 1 / ? ? V P R U i i im 0 . 1 10 * 25 . 1 * 425 * 2 2 3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 75 . 643 8 6 . 0 25 . 6 12 13 mA V I V Ucm Vcc R CQ CES 20 ? ? 交負 交負 R R r R bb i * 20 25 39。 ? ? ? ? ? ? ? 425 i R V R I V CQ EQ 15 . 5 75 . 643 * 10 * 8 3 13 ? ? ? ? ? V V V EQ BQ 87 . 5 7 . 0 ? ? ? mA I I CQ BQ 4 . 0 20 / 8 / ? ? ? ? ? ? ? ? k mA V I V R BQ BQ 46 . 1 0 . 4 87 . 5 10 12 ? ? ? ? ? ? k mA V I V Vcc R BQ 53 . 1 0 . 4 87 . 5 12 1 11 19 (3)高頻旁路電容 C10=。 (4)輸入耦合電容 C9=。 此外 ,還可以在直流電源 VCC 支路上加高頻電源去耦濾波網(wǎng)絡 ,通常采用 LC 的 Π型低通濾波器。電容可取 ,電感可取 47uH 的色碼電感或環(huán)形磁芯繞制。還可在輸出變壓器次級與負載之間插入 LC濾波器，以改善負載輸出波形 。 元件清單 C9= C10= R12= N1=6， N2=2 R14=650Ω 3DG130 管子 緩沖隔離級電路 (射極輸出器 )設計 從振蕩器的什么地方取輸出電壓也是十分重要的。一般盡可能從低阻抗點取出信號，并加入隔離、緩沖